[實用新型]一種用于觀察重摻單晶生長的視窗玻璃

有效

• 申請號: 200820123300.9
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN201317826Y
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 鄧德輝;方鋒;鄭沉;周亮;皮小爭;徐猛
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司;國泰半導體材料有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本實用新型涉及一種用于觀察重摻單晶生長的視窗玻璃

背景技術

伴隨著半導體材料行業的迅猛發展，單晶爐生產廠家開始增多。除結構變的日益完善外，自動化程度也得到了長足的進步。就目前而言，所有的單晶爐都配有專用的圖象掃描設備，用于PLC進行信號采集實現自動控制。

晶體的生長過程，是我們無法用肉眼觀測到的，只能憑借晶體外部表現出來的各種跡象，通過經驗來判斷它的生長趨勢。不同的情況，需要相應的人為干預，自動控制無法取代。

鏡頭的圖象掃描在靈活性、圖象清晰度、觀測范圍等方面都存在著嚴重的不足。通過掃描圖象很難真實、直觀的觀察到晶體的生長過程。這就需要一個能夠近距離、多角度、透晰度高的觀察窗口，來對晶體的生長進行監測。

硅的熔點是1420℃，如果不采取一些防護措施，近距離觀察這么高溫度的液體凝固具有相當的危險性。一塊光學級的石英玻璃被液態硅輻射后可達500℃左右的溫度。在機械上，可拆卸部分多是靠密封圈來實現整體密封性的。直拉單晶爐也是通過這一手段來實現高真空度的。密封圈大都是橡膠制品，如果總是長時間接觸被高溫輻射的石英玻璃，可能會發生萎縮、形變之類的情況，影響密封性。為了更利于熱量的傳導，各種爐型都設計了在觀察窗口的爐體部分通循環冷卻水來降低被夾在窗體之間與密封圈接觸的石英玻璃的溫度。為了降低輻射的強度，通常會在石英玻璃上鍍一層金粉。這主要是因為金鍍層具有鍍層平整、防氧化性、耐磨性、抗蝕性好等特點。當光線輻射到石英和金層的臨界面時，根據光的反射特性只有少部分光線能夠透射出來，極大的削弱了輻射強度。據統計，將鍍金的玻璃放到觀察窗口后，溫度可下降到100℃左右。

半導體材料一個顯著的特性就是：微量的雜質就會使材料的性質發生很大的改變。這一特性也決定了在半導體材料行業中對鍍金工藝的應用將更加嚴格。

晶體生產過程中其生長條件為：單晶爐爐內壓力為幾十托的真空狀態，溫度在硅的熔點以上；爐外是大氣壓。

此時為觀察玻璃鍍金層有三種選擇：

一、將金面(鍍金層的玻璃面，以下簡稱金面)朝內。

好處是：

處于真空環境中能避免不必要的接觸損害鍍層和氧化的現象。

弊端為：

拉制重摻單晶時，整個爐室內充滿了揮發物。尤其是摻雜過程中，摻雜劑的揮發濃度成倍的增加。一般觀察窗口為了降低觀察窗的溫度都會采用循環冷卻水來降溫。金元素對熱的傳導能力極強，再受到鍍金工藝(鍍層的厚度、致密度等)的影響。都會導致了金面邊緣通循環水的部分溫度偏低，遇到揮發物后，大量的揮發物就在低溫的部分凝聚，到達一定程度后就會影響視覺。

金元素屬于重金屬，如果有微量的金元素不小心掉落到硅熔體中，就會起到“陷阱效應”。影響少數載流子的壽命，導致產品存在質量問題。況且每次都要清潔爐室，金面上的揮發物也要處理，這樣金元素脫落的幾率也必然大大增加。

二、將金面朝外

好處是：

避免雜質的介入，保證熔體的純凈，對正常生產不會產生潛在的危險。

弊端為：

鍍層易被破壞。主要是氧化的影響，雖然窗口的溫度對觀測者沒有太大的傷害，但也不是輕易可以發生親密接觸的。在這個溫度下金面還是會被氧化的，尤其是鍍層的質量不過關，金層的純度、致密度等。更會在鍍層最熱的中央部分出現被氧化的斑斑點點，進而破壞整個鍍層。而且有的時候還會出現一些意外損傷，例如一些堅硬的、熔點低的固體接觸等。這些都會影響使用壽命。

三、雙面鍍金

好處在于：能極大的削弱輻射。

弊端為：上述兩種情況的弊端都存在，而且更明顯；造價過高。

鍍金的方法主要分為化學鍍金和電鍍金。

化學鍍金的優點是要鍍的部分不需要電器連接，鍍層均勻，更適合于表面貼裝。缺點是溶液較難維護，打底用的化學鎳要定期洗槽，以洗去槽表面沉上的鎳，這樣造成生產的不連續。運行成本也較高。化學鍍金層的硬度和耐磨性比電鍍硬金差，能達到的厚度有限，不適合某些表面貼裝的焊接方法。電鍍鎳金的優缺點正相反。

就現在的鍍金工藝而言，能在光學玻璃表面鍍一層高純度、致密度金層的造價絕對不菲。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種用于觀察重摻單晶生長的視窗玻璃，該玻璃易加工工藝簡單，適用于任何爐體。

為達到上述的發明目的，本實用新型采用以下技術方案：